schrieb am 08.06.05 16:12:48
herr prof. barnikol ist aktiv:
Beschreibung zu WO2005046717
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Verwendung hyperpolymererHämoglobine zur Behandlung eines
Lungenödems Beschreibung Gegenstand vorliegender Erfindung Die
vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung hypo-onkotischer,
wässriger Lösungen molekular-disperser chemisch modifizierter,
hoch-molekular vernetzter Hämoglobine, sogenannter
Hämoglobin-Hyperpolymere, zur Herstellung von Mitteln, zur
symptomatischen, primär lebensrettenden Behandlung akuter Lun-
genödeme. Die Verabreichung erfolgt insbesondereintravasal.
Überraschender Weise kann eine additve Verabreichung vorgenommen
werden, da erfindungsgemäss der kolloid-osmotische (= onkotische)
Druck des Blutes nur wenig erhöht und das Blutvolumen deshalb kaum
vergrössert wird. Die erfindungsgemässe Anwendung bzw.
Verabreichung ist somit (fast) Volumen- neutral bezogen auf das
Blut, in das die Injizierung vorgenommen wird. Somit wird erstmals
ein hyperpolymeres Hämoglobin-Derivat therapeutisch als Blut-
Additiv zur Behandlung eines Lungenödems eingesetzt.
Hintergrund der Erfindung1. Künstliche Sauerstoffträger
KünstlicheSauerstoffträger/-transporter sind eine äusserst
heterogene Gruppe von Stoffen. Ihre namensgebenden Charakteristika
sind ihre Fähigkeit, Sauerstoff in Form des molekularen
Disauerstoffes(02) reversibel zu binden oder in sich zu lösen-damit
haben sie eine prinzipielle Eigenschaft mit demnatürlichen
Sauerstoffträger/-transporter im Blut, dem Hämoglobin
(RoterBlutfarbstof, das in den Erythrozyten (Roten Blutzellen)
vorkommt, gemein- sowie ihr potentielle Verwendbarkeit als
intravasal (i. d. R. also intravenös) zu applizierende
Pharmazeutika oder in sonstigen biomedizinischen Anwendun- gen.
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(Eine umfassende Übersicht (Stand der Technik) in : RIESS J. G.
:"Oxygen Car- riers ("Blood Substitutes") -Raison d`Etre,
Chemistry, and Some Physiology", Chemical Reviews 101 (2001)
:2797-2919 ; eine Übersicht zu vielen Hämoglobin-Derivaten in :
VANDEGRIFF K. D. :"Haemoglobin-based Oxygen Carriers", Expert
Opinions onInvestigational Drugs 9 (2000) : 1967-1984) Die
bekannten Sauerstoffträger unterscheiden sich sowohl hinsichtlich
ihrer Beschaffenheit als auch der dadurch bedingten
physikochemischen Eigen- schaften und ihrer Verwendbarkeit.
So sindPerfluorocarbone mit und in wässrigen Lösungen, wie bspw.
dem Blutplasma, nicht mischbar bzw. darin nicht lösbar. Sie können
aber in Form fein disperser (mittels Emulgatoren stabilisierter)
Tröpfchen darin emulgiert werden. Ebenfalls emulgiert oder
suspendiert werden mit natürlichen oder
künstlichenSauerstoffträgern gefüllte Liposomen. Hierbei handelt es
sich um mit einer Phospholipid-Doppelschicht-Membran umgebene
Vesikel (künstliche Zellen oder auch künstliche Erythrozyten).
Frei in der wässrigen Phase (bspw. im Plasma) gelöst werden können
Hämo- globine, ihre durch chemische Modifikation erhältlichen
Derivate, sowie isolierte und notwendigerweise chemisch
modifizierte Häm-Gruppen.
Der molekulare strukturelle Aufbau künstlicher Sauerstoffträger
bedingt deren Art der Verabreichung, insbesondere, ob sie als ein
Ersatz fehlendes Blut substituieren können, oder ob sie in
vorhandenes Blut als Zusatz addiert werden können. Bisher
beschriebene Produkte haben einen Sauerstoff-
transportierendenPlasmaersatz zum Ziel, also eine
Plasmaersatz-Flüssigkeit zum Auffüllen des durch eine akute Blutung
oder Blutentnahme teil-entleerten Blutgefässsystems, die gegenüber
den bekannten (nicht Sauerstoff transportierenden)
Plasmaersatzmitteln darüber hinaus auch eine weitere wesentliche
Funktion des Blutes, nämlich die desSauerstofftransports,
restituiert.
Perfluorocarbone und Liposomen lösen sich nicht im wässrigen
Blutplasma, sie besitzen und erfüllen als deutlich getrennte,
eigene, emulgierte oder sus- pendierte Phase ein gewisses Volumen,
und erscheinen deshalb zum genann- ten Zweck
alsSauerstoff-transportierender Plasmaersatzmittel prinzipiell
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geeignet, nicht dagegen als ein Zusatz in das Blut, da sie dessen
Volumen zwangsläufig vergrössern.
Um als Ersatz fehlenden Blutes geeignet zu sein, müssen
Sauerstoff-trans- portierendePlasmaersatzmittel aus frei in einer
wässrigen Phase gelösten Hämoglobinen, oder ihren durch chemische
Modifikationen erhaltenen Deri- vaten, sowohl in etwa isoton (die
Tonizität ist ein relatives Mass für den osmo- tischen Druck) als
auch isonkotisch (= iso-onkotisch, die Onkosie ist ein Mass für den
onkotischen (= kolloid-osmotischen) Druck) mit dem Blutplasma sein.
Zur Erzielung einer Isotonie befinden sich solche künstlichen
Sauerstoffträger i. d.
R. gelöst in einer Elektrolytlösung, die dem
Blutplasma-Elektrolyten ähnelt.
Iso-Onkosie in pharmazeutischen Zubereitungen bisher entwickelter
(und publizierter) Hämoglobin-Derivate als künstliche
Sauerstoffträger bedingen diese selbst. Ihr molekulares Design
entspricht der klinischen Anforderung nach einer Isonkosie, die
durch eine hinreichende Anzahl onkotisch wirksa-mer
Wirkstoffmoleküle realisiert wird.
Daher werden derartige, frei gelöste Hämoglobinderivate auch ganz
besonders zur Anwendung bei (stärkeren)Blutverlusten vorgeschlagen.
Für medizinische Indikationen ohne einenBlutverlust sind sie nur
sehr bedingt (nämlich von der Menge/Dosis her äusserst begrenzt)
einsetzbar, da sie aufgrund ihrer genannten Eigenschaften das
Blutvolumen zwingend um das Volumen ihrer injizierten oder
infundierten pharmazeutischen Zubereitung vergrössern.
2.Hämoglobin-Hyperpolymere Sollen künstliche Sauerstoffträger zur
Behandlung eines Sauerstoffmangels als Additive eingesetzt werden,
so sollten diese einen ausreichend geringen kolloid osmotischen
Druck aufweisen(vgl.Barnikol W. K. R., et al. (1996) :"Hyper-
polymere Hämoglobine als künstliche Sauerstoffträger-Ein
innovativer Ansatz der medizinischen Entwicklung", Therapiewoche 46
: 811-815). Sie sind kon- zipiert, um als künstliche
Sauerstoffträger die Sauerstoff-Transportkapazität vorhandenen
Blutes zu erhöhen, wenn keinBlutverlust zu ersetzen ist. Damit
Hämoglobin-Hyperpolymere nach Injektion oder Infusion das Volumen
des zirkulierenden Blutes nicht bleibend vergrössern (sondern
vielmehr das Wasser
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und die Salze ihrer Zubereitung möglichst umfänglich über die
Nieren wieder ausgeschieden werden), muss die onkotisch wirksame
Anzahl an Wirkstoff- molekülen so weit wie möglich verringert
werden. Dazu werden die Hämo- globine chemisch (mittels poly-oder
bifunktioneller Vernetzer) quer-vernetzt und polymerisiert. So
entstehen künstliche, Sauerstoff bindende Riesenmoleküle.
Chemisch betrachtet sind molekular vernetzteHämoglobineMultimere
des Monomeren Hämoglobin. Dabei wird jedoch keinerlei Aussage
darüber getroffen, welche Multimere-es handelt sich hierbei um eine
breite Molekulargewichtsverteilung mit Oligomeren und höheren
Polymeren-welche Auswirkungen auf die Eigenschaften des
Gesamtproduktes haben.
3. Lungenödeme Ein Ödem ist eine abnorme Flüssigkeitsansammlung
imInterzellularraum (Inter- stitium). Lungenödeme sind ein häufiges
klinisches Krankheitsbild. Sie führen zu einer lebensbedrohlichen
Beeinträchtigung der Gesundheit, die in schwerenFällen tödlich
verläuft. Man unterscheidet hauptsächlich das durch Insuffizienz
des linken Ventrikels bedingte kardiale (Stauungs-) Ödem und die
toxisch bedingten Lungenödeme mit Erhöhung der
Kapillarpermeabilität bei Lungenentzündungen, Inhalation
schädigender Gase, bspw. auch bei hohen Sauerstoff-Konzentrationen,
Urämie, oder bei Überempfindlichkeitsreaktionen etc.
Die Therapie ist immer symptomatisch bezüglich der
lebensbedrohlichen Be- einträchtigung der Lungenfunktion
(Intensivmedizinische Versorgung, Kortikoide zur Unterdrückung
entzündlicher Vorgänge, Sauerstoff-angereicherte Atemluft und
Überdruckbeatmung, etc. ) und wenn möglich kausal bezüglich der
Ursa- chen (Expositionsprophylaxe, Therapie der kardialen
Insuffizienz oder der zugrunde liegenden Nierenkrankheit, etc.)
(Zum Stand der Technik siehe bspw. : Böcker, W, Denk, H. Heitz Ph.
U (Hrsg) : Pathologie, Urban & Schwarzenberg, München u. a.1997
; Gerock W. Huber CH, Meinertz T, Zeidler H (Hrsg. ) :
Gross-Schölmerich-Gerock-Die Innere Medizin, 10. völlig neu bearb.
und erw. Auflage, Schattauer, Stuttgart und New York 2000 ;
Weikrauch T. R.. (Hrsg. ) : Wolff-Weikrauch-Internistische
Therapie</RTI>
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2000/2001, 13. neubearb. Auflage, Urban & Fischer, München und
Jena 2000 ; Arch. Cardiol. Mex., Vol. 72, Seite 280-285).
Aufgabe der Erfindung Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine verbesserte symptomatische Therapie des akuten
Lungenödems, insbesondere der hohen Letalität dieser Erkrankungen
(klinisch werden Sterblichkeiten zwischen 30 und 90% angegeben),
bereit zu stellen.
Lösung der Aufgabe Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch
die Herstellung und Anwendung einer hypo-onkotischen Lösung
chemisch modifizierter, hoch- molekular
vernetzterhyperpolymererHämoglobine. Überraschender Weise kann mit
solchen Lösungen wirksam ein akutes Lungenödem therapiert und die
Sterblichkeit verringert werden.
Nähere Beschreibung der Erfindung Nach vorliegender Erfindung kann
ein akutes Lungenödem wirksam behandelt werden durch die
Verabreichung einer wässrigen Lösung in das Blut addierbarer
hyperpolymerer Hämoglobin-Derivate, deren onkotischer Druck in
wässriger Lösung viel geringer ist als der des vorhandenen Blutes,
und somit als Additiv einen hypo-onkotischen Druck zeigt.
Beschreibung der Abbildungen Figur 1 zeigt beispielhaft die
Abhängigkeit des onkotischen Druckes(conk) einer Lösung eines
erfindungsgemäss zur verbesserten Therapie eines akuten Lungenödem
verwendeten chemisch modifizierten, hoch-molekular vernetzten
Hämoglobins.
Figur 2 zeigt die Wirksamkeit chemisch modifizierten,
hoch-molekular vernetzten Hämoglobins zur verbesserten Therapie
eines akuten Lungenödem, hier als die Überlebenszeit von zehn
narkotisierten Ratten nach Beibringung
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eines letalen toxischen Lungenödems (durch Injektion von Ölsäure),
von denen fünf Tiere zur Therapie den Wirkstoff in ihr Blut addiert
bekamen.
Besondere Ausführungsform der Erfindung Gemäss der Erfindung werden
Mittel bereitgestellt und verwendet, nämlich wässrige Lösungen,
enthaltend die genannten hyperpolymerenHämoglobine.
Insbesondere sind die wässrigen Lösungen Elektrolyt-haltige
Lösungen. Vor allem entsprechen diese dem physiologischen Milieu.
Die erfindungsgemäss eingesetzten chemisch modifizierten
Sauerstoffträger(hyperpolymereHämoglobine) stammen vom Menschen,
vom Schwein oder vom Rind.
Bevorzugt stammen sie vom Schwein.
Die erfindungsgemäss verwendetenhyperpolymerenHämoglobine sind hoch
molekulare,intermolekular vernetzte Hämoglobine. Die
intermolekulare Vernetzung vonHämoglobinen ist allgemein bekannt
und z. B. beschrieben in DE 197 01 37, EP 97 100790, DE 44 18 937,
DE 38 41 105, DE 37 14 351, DE 35 76 651. Diese bekannten Verfahren
sind daher hier inkorporiert.
Die Hämoglobin-Hyperpolymeren können, ausser einer intermolekularen
Ver- netzung (Polymerisation), vielfältig weiter chemisch
modifiziert sein.
Beispielsweise können zur Modifikation der Affinität und
Kooperativität der Ligandenbindung chemisch reaktive Effektoren
kovalent angeknüpft sein. Für verschiedene gewünschte funktionelle
Verbesserungen der Hämoglobin-Hyperpolymere, wie bspw. eine
Verminderung ihrer Immunogenität oder eine Verlängerung der
Verweildauer im Gefässsystem (Katren, V. :"The Conjugation of
Proteins With Polyethylene Glycol and Other Polymers-Altering
Properties of Proteins to Enhance Their Therapeutic Potential",
Advanced Drug Delivery Reviews10 (1993) : 91-114), oder eine
Verbesserung der Verträglichkeit mit Proteinen des,
Empfänger`-Blutplasmas (DE 100 31 744 A 1) können weitere
Makromoleküle (wie bspw. Polyethylenoxide, Polyethylenglykole,
Dextrane,Hydroxyethylstärken, etc. ) unterschiedlicher Kettenlängen
(Molmassen) kovalentangeknüpft sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist an die
modifiziertenhyperpolymeren Hämoglobine ein Makromolekül,
insbesondere ein Polyalkylenoxid, kovalent gebunden.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung verwendet
Hämoglobin-Hyperpolymere, die gemäss den deutschen
Patentanmeldungen DE(OS) 100 31 740, DE (OS) 100 31 742 und DE (OS)
100 31 744 A1 hergestellt werden, deren Inhalt hier inkorporiert
ist. Es handelt hierbei um polymerisierte Produkte (intermolekulare
Vernetzung), wobei weiterhin noch einePegylierung (kovalente
Verknüpfung mit Polyalkylenoxiden) vorgenommen ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann gewünschtenfalls
zu- sätzlich hierzu noch eine Umsetzung mit chemisch
reaktivenEffektoren wie Pyridoxal-5`-Phosphat
oder2-Nor-2-Formyl-Pyridoxal-5`-Phosphat (intramolekulare
Vernetzung), oder die Reaktion kann auch in Anwesenheit von
chemisch nicht reaktivenEffektoren der Sauerstoffbindung wie z. B.
2, 3- Bisphosphoglycerat,Inositolhexaphosphat, Inositolhexasulfat
oder Mellitsäure stattfinden oder es kann eine Kombination dieser
Umsetzung bzw.
Milieubedingung vorgenommen sein. Derartige Produkte sind bekannt
und wie oben erläutert beschrieben.
Bevorzugt sind solche Sauerstoffträger, die polymerisiert sind zum
Beispiel mit für die intermolekulare Umsetzung bekannten
bifunktionellen Vernetzer wie Butadiendiepoxid,Divinylsulfon,
Diisocyanat, insbesondere Hexamethylen- diisocyanat,
Zyklohexyldiisocyanat und 2, 5-Bisisocyanatobenzolsulfonsäure,
Di-N-Hydroxysuccinimidylester, Diimidoester, oder Dialdehyd,
insbesondere Glyoxal, der analog reagierende Glykolaldehyd, oder
Glutardialdehyd. Diese Produkte werden dann insbesondere mit einem
Polyethylenglykol oder anderen geeigneten Makromolekülen verknüpft.
Hierzu gehören beispielsweise Polyethylenoxid, Polypropylenoxid,
oder ein Copolymer aus Ethylenoxid und Propylenoxid oder ein Ester,
Ether oder Esteramid hiervon. Es ist ferner bevorzugt, wenn das
kovalent angeknüpfte Polyalkylenoxid eine Molare Masse von 200 bis
5000g/mol aufweist.
Die Herstellung solchermassen modifizierter Sauerstoffbinder ist in
den oben genannten deutschen Patentanmeldungen beschrieben und
hierin inkorporiert.
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Ganz besonders bevorzugt sind Hyperpolymere, die aus
desoxygeniertemSchweinehämoglobin, mit Glutardialdehyd als
bifunktionellem Vernetzer und Polyethylenglykol als kovalent
gebundenem Makromolekül zur Oberflächen- modifikation hergestellt
sind, siehe DE 100 41 740 A1 oder DE 10041 744 A1.
Erfindungsgemäss hat sich gezeigt, dass Hämoglobin-Hyperpolymere
mit einem (mittleren) Polymerisationsgrad, der hinreichend gross
ist, dass sie als künstliche Sauerstoffträger als ein
therapeutisches Blut-Additiv (also ohne dasBlutvolumen mehr als
gering zu vergrössern, s. o. ) in das Blut hinein-gebracht werden
können, geeignet sind, wenn sie in einer wässrigen Elektrolytlösung
nur einen gewissen, niedrigen onkotischen Druck erzeugen. Dieser
steht in Beziehung mit dem geeigneten Mittelwert des
Polymerisationsgrades (oder der proportionalen Molmasse) des
modifizierten polymeren Hämoglobins. Hierbei handelt es sich um das
Zahlenmittel, weil die Anzahl der wirksamen Moleküle für den
onkotischen Druck verantwortlich ist.
Insbesondere hat sich gezeigt, dass die genanntenHyperpolymeren
dann geeignet sind, wenn ein Polymerisationsgrad vorhanden ist, der
hinreichend gross ist, dass der onkotische Druck von Lösungen mit
den therapeutischen Konzentrationen der chemisch modifizierten,
hochmolekular vernetzten Hämo- globine in einem wässrigen
Elektrolyt-haltigen Milieu, (ohne sonstige Makromoleküle) weniger
als 5 mbar beträgt. Dies sind etwa1/7 (und somit weniger als 15 %)
des onkotischen Druckes menschlichen Blutplasmas von etwa 35 mbar
(Applikationen der Mengen der Hämoglobin-Hyperpolymere, die im
Blutplasma die genannten therapeutischen Konzentrationen ergeben,
führen also zu Zunahmen des Blutplasmavolumens von maximal etwa
15%).
Für ideale Lösungen kann der onkotische Druck(sonk) aus der Molaren
Masse (M) und dem Gehalt (als Massenkonzentration cm) des gelösten
Kolloids, sowie der allgemeinen Gaskonstanten (R) und der absoluten
Temperatur (T) errechnet werden gemässTEonk = Cm`P`T-M`
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Für einen wie beschrieben festgelegten oberen Grenzwert des
onkotischen Dru- ckes(TTonk) von 5 mbar für ein Blut-Additiv
errechnet sich aus einer gewünschten therapeutischen
Konzentration(cm) im Blutplasma nach dieser Formel eine minimale
Molmasse (als Zahlenmittel) derHämoglobin-Hyperpolymere von M =
(4.910 L/mot)-Cm, für 2 mbar von M = (12.300L/mol)"cm.
Reale Lösungen zeigen aber eine mit der Konzentration des Kolloids
zunehmende Abweichung der onkotischen Drücke zu grösseren Werten.
Die genannte Formel für ideale Lösungen kann also bestenfalls zur
Abschätzung der minimalen Molmassen dienen, für real existierende
Polymere muss der reale onkotische Druck experimentell ermittelt
werden, zumal er in nicht vorhersagbarer Weise vom strukturellen
Aufbau der Polymeren abhängt.
Beispielsweise errechnet man (die folgenden Werte sind der
experimentell ermittelten Kurve des onkotischen Druckes über der
Massenkonzenztration, gezeigt als Figur 1, entnommen) für die in
den Beispielen verwendete Charge MR A-A aus einer Konzentration von
20 g/L und einem onkotischen Druck von etwa 1 mbar eine zugehörige
(ideale) Molmasse von 491.000 g/mol, während die experimentell
ermittelte reale Molmasse nur 320.000g/mol beträgt.
Ganz besonders bevorzugt sind modifizierteHämoglobine der
beschriebenen Art, deren wässrige Elektrolyt-Lösungen einen
onkotischen Druck von weniger als 2 mbar, zeigen.
Als wässrige Elektrolytlösungen für die erfindungsgemässe Anwendung
derHämoglobin-Hyperpolymeren sind sämtliche Lösungen mit
Zusammensetzun- gen an Salzen geeignet, die dasExtrazellularmilieu
des Menschen (einschliesslich des physiologischen pH-Wertes meist
um7, 4 (zwischen 7,1 und 7,6)) imitieren oder diesem ähneln, somit
insbesondere auch alle Vollelektrolyt-lnfusionslösungen zur
Elektrolytzufuhr undKreislaufunterstützung (Übersicht in :Rote
Liste Service GmbH (Hrsg. ) : Rote Liste
2002-Arzneimittelverzeichnis für Deutschland (einschliesslich
EU-Zulassungen und bestimmter Medizinprodukte), ECV, Aulendorf 2002
(Kapitel 52,"52. Infusions-und Standard-
Injektionslösungen,Organperfusionslösungen"). Diese sind
bekannt.
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Insbesondere bevorzugt sind wässrige Elektrolytlösungen, enthaltend
Wasser und Kochsalz in einer Konzentration zwischen 50 und 150 g/L,
vor allem 70 bis100 g/L.
Anwendung Somit ist es überraschender Weise möglich, die Schwere
eines akuten Lungenödems klinisch zu bessern, und zwar vor allem
durch intravasal verabreichte chemisch modifizierte, hoch-molekular
vernetztehyperpolymere Hämoglobine als ein Blut-Additiv, fast ohne
das Blutvolumen des Patienten zu vergrössern. Dabei war nicht zu
erwarten, dass derartige Sauerstoffträger, wenn sie die
beschriebenen Eigenschaften aufweisen, als Additiv so eingesetzt
werden können, da diese chemisch modifizierten, hoch-molekular
vernetzten Hämoglobine eigentlich als künstliche Sauerstoffträger
entwickelt wurden und werden mit der Zielsetzung, periphere Gewebe
mit Sauerstoff zu versorgen.
Völlig überraschend war daher ihre Wirksamkeit zur Verbesserung der
Therapie akuter Lungenödeme. Die (prä-) klinische Verbesserung
zeigte sich in einem verbesserten Überleben, also einer
verringerten Mortalität, in einem Tiermodell (der narkotisierten
Ratte) experimenteller toxischer Lungenödeme, von denen nachfolgend
Beispiele angeführt werden.
Die Verabreichung des Sauerstoffträgers erfolgt derart, dass die
therapeu- tischen Konzentrationen im Blutplasma aus Gründen der
zunehmenden Viskosität des Blutplasmas nicht wesentlich grösser
sind als 50 g/L, z. B. 50 bis 60 g/L, und insbesondere zwischen 10
und 40 g/L liegen. Andererseits können auch schon sehr geringe
Konzentrationen (Bspw. ab 1 g/L) für eine Therapie ausreichend
sein.
Der Sauerstoffträger kann in Konzentrationen von 20 bis 200 g/L,
insbesondere 50 bis 100g/L in der wässrigen Lösung vorliegen.
Das Mittel kann je nach Bedarf als einmalige Gabe oder auch als
periodische oder unregelmässige wiederholte Gabe verabreicht
werden, wobei sich die Art und Menge nach dem Zustand, dem Alter,
dem Geschlecht und der Gesamtverfassung des Patienten ergeben
kann.
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Die Therapie eines akuten Lungenödems gemäss der Erfindung erfolgt
insofern symptomatisch und effektorientiert. Die Häufigkeit der
Gabe der chemisch modifizierten, hoch-molekular
vernetztenHämoglobine beträgt wie erläutert zwischen einmal und
einem beliebigen erfolgsabhängigen Höchstwert. Eine Mehrfachgabe
kann dabei planmässig oder bedarfsgesteuert, regelmässig oder
unregelmässig erfolgen. Die Einzeldosis richtet sich nach der
gewünschten therapeutischen Konzentration im Blutplasma und
beachtet bereits (oder noch) vorhandene Hämoglobin-Hyperpolymere in
diesem Körperkompartiment, dergestalt, dass ein aus anderen
Gründen, insbesondere der Erhöhung der Viskosität des Blutplasmas,
bereits wieder unerwünschter Höchstwert der Konzentration der
Hämoglobin-Hyperpolymeren im Blutplasma von etwa 50 bis 60 g/L nur
unter Beachtung des Ergebnisses einer besonders sorgfältigen und
kritischen Nutzen-Risiko-Abwägung für den Patienten überschritten
wird. Die nach Applikation erreichbare initiale therapeutische
Konzentration im Blut- plasma (cmHb(PL)) kann aus der verabreichten
Dosis der Hämoglobin-Hyper- polymere (mHb) und dem Volumenanteil
der Erythrozyten im Blut (dem Hämatokrit : Hkt) und dem
Körpergewicht des Patienten (KG) abgeschätzt wer- den gemässcmHb
(PL) = mHb- (BV-KG- (1-Hkt))` wobei als mittlerer Wert für das
Blutvolumen (BV) für Frauen 60,5 mL/kg (KG) (57... 64 mL/kg(KG))
und für Männer 69,5 mL/kg (KG) (69...
70mL/kg (KG) einzusetzen sind.
Herstellung des erfindungsgemäss zu verwendenden Mittels Das
verwendete Mittel wird hergestellt durch einfaches Einbringen des
oder der geeigneten Hämoglobin-Hyperpolymeren in wässrige,
insbesondere wässrige (sterile) Elektrolytlösungen, welche den oder
die Elektrolyten in der genannten Menge enthalten. Die
Hyperpolymeren liegen molekular-dispers vor und können sofort,
insbesondere als Injektionen wie beschrieben verabreicht
werden.
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Beispiele Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher
erläutert. Dabei zeigen die Figuren 1-2 folgendes : Figur 1 zeigt
beispielhaft die Abhängigkeit des onkotischen Druckes(ltonk) einer
Lösung eines erfindungsgemäss zur verbesserten Therapie eines
akuten Lungenödem verwendeten chemisch modifizierten,
hoch-molekular vernetzten Hämoglobins (ein HP3Hb
(pegylierteSchweinehämoglobin-Hyperpolymere), Charge MR A-A) über
dessen Massenkonzentration(cmHb) in einer wässrigen Kochsalzlösung
der Konzentration 80 g/L.
Figur 2 zeigt die Wirksamkeit chemisch modifizierten,
hoch-molekular vernetzten Hämoglobins (beispielhaft gezeigt für ein
HP3Hb, Charge MR A-A) zur verbesserten Therapie eines akuten
Lungenödem, hier als die Überlebenszeit von zehn narkotisierten
Ratten nach Beibringung eines letalen toxischen Lungenödems (durch
Injektion von Ölsäure), von denen fünf Tiere zur Therapie den
Wirkstoff in ihr Blut addiert bekamen.
Folgende Materialien kamen zum Einsatz : 1. Das chemisch
modifizierte, hoch-molekular vernetzte Hämoglobin war ein
pegyliertes Schweinehämoglobin-Hyperpolymere (ein HP3Hb, Charge MR
A-A), das prinzipiell entsprechend der DE(OS) 100 31 740 A 1
aseptisch (im Labormassstab) hergestellt wurde. Speziell wurde die
Charge MR A-A aus einer Mischung der Syntheseprodukte-Chargen MR
14, MR 15 und MR 16 durch präparative Ultrafiltration gewonnen.
MR 14 : Steriles, hochreinesSchweinehämoglobin, in einer
Konzentration von 289 g/L gelöst in einem wässrigen Elektrolyten
der Zusammensetzung20 mMNaHCO3 und 150 mMNaCI, wurde bei 4 C durch
Rühren der Lösung unter ständig erneuertem, reinen Stickstoff
desoxygeniert, 4 mol Natrium-Ascorbat (als 1-molare Lösung in
Wasser) je Mol Hämoglobin zugegeben und etwa 15 Stunden reagieren
lassen, die Lösung mit 2-molarer Milchsäure auf einen pH- Wert von
5, 7 titriert, 2 Mol Inositolhexaphosphat (als 0, 25-molare Lösung
in Wasser) pro mol Hämoglobin zugegeben, nach etwa 1 Stunde mit
2-molarer Milchsäure auf einen pH-Wert von 6,5 titriert, 9,9 Mol
Glutardialdehyd (als etwa
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1,9-%-ige Lösung in deoxygeniertem Wasser) je Mol Hämoglobin zur
Vernetzung des Hämoglobins innerhalb 1,5 Stunden zugegeben, 1,8 L
Wasser, das mit Stickstoff äquilibriert war, je Liter initiale
Hämoglobinlösung zugegeben, nach 20 Stunden mit 0, 5-molarer
Natronlauge auf einen pH-Wert von 6,9 titriert, 20 Mol
Natriumborhydrid (als 1-molare Lösung in 0, 01-molarer Natronlauge)
je Mol Hämoglobin zugegeben und für 15 Minuten reagieren lassen, 4
Mol Methoxy- Succinimidylpropionat-Polyethylenglykol des
Molekulargewichts1000g/nnol (als etwa 25-%-ige Lösung in Wasser)
zugegeben und für 1 Stunde reagieren lassen, und schliesslich die
Stickstoffatmosphäre durch reinen Sauerstoff ersetzt und eine
Stunde langäquilibrieren lassen. Ungelöste Bestandteile wurden
durch Zentrifugation (10 min mit 20.000g) abgetrennt und die
überstehende Lösung zur weiteren Klärung durch Filter abnehmender
Porenweite, zuletzt von0, 2Rm, filtriert.
MR 15 : Steriles, hochreines Schweinehämoglobin, in einer
Konzentration von 281 g/L gelöst in einem wässrigen Elektrolyten
der Zusammensetzung 20 mM NaHCO3 und 150 mM NaCI, wurde bei 4 C
durch Rühren der Lösung unter ständig erneuertem, reinen Stickstoff
desoxygeniert, 4 mol Natrium-Ascorbat (als 1-molare Lösung in
Wasser) je Mol Hämoglobin zugegeben und etwa 3 Stunden reagieren
lassen, die Lösung mit 2-molarer Milchsäure auf einen pH-Wert von
5,7 titriert, 2 Mol Inositolhexaphosphat (als 0, 25-molare Lösung
in Wasser) pro mol Hämoglobin zugegeben, nach etwa 1 Stunde mit
2-molarer Milchsäure auf einen pH-Wert von 6,3 titriert, 9,9 Mol
Glutardialdehyd (als etwa 1, 9-%-ige Lösung in deoxygeniertem
Wasser) je Mol Hämoglobin zur Vernetzung des Hämoglobins innerhalb
1,5 Stunden zugegeben, 1,8 Liter Wasser, das mit Stickstoff
äquilibriert war, je Liter initiale Hämoglobinlösung zugegeben,
nach 17 Stunden mit 0, 5-molarer Natronlauge auf einen pH-Wert von
6,9 titriert, 20 Mol Natriumborhydrid (als 1-molare Lösung in 0,
01-molarer Natronlauge) je Mol Hämoglobin zugegeben und für 15
Minuten reagieren lassen, 4 Mol Methoxy-
Succinimidylpropionat-Polyethylenglykol des Molekulargewichts
1000g/rnol (als etwa 25-%-ige Lösung in Wasser) zugegeben und für 1
Stunde reagieren lassen, und schliesslich die Stickstoffatmosphäre
durch reinen Sauerstoff ersetzt und eine Stunde lang äquilibrieren
lassen. Ungelöste Bestandteile wurden durch
<Desc/Clms Page number 14>
Zentrifugation (10 min mit 20.000 g) abgetrennt und die
überstehende Lösung zur weiteren Klärung durch Filter abnehmender
Porenweite, zuletzt von 0,2p. m. filtriert.
MR 16 : Steriles, hochreines Schweinehämoglobin, in einer
Konzentration von 262 g/L gelöst in einem wässrigen Elektrolyten
der Zusammensetzung 20 mMNaHCO3 und 150 mMNaCI, wurde bei 4 C durch
Rühren der Lösung unter ständig erneuertem, reinen
Stickstoffdesoxygeniert, 4 mol Natrium-Ascorbat (als 1-molare
Lösung in Wasser) je Mol Hämoglobin zugegeben und etwa 27 Stunden
reagieren lassen, die Lösung mit 2-molarer Milchsäure auf einen pH-
Wert von 5,8 titriert, 2 Mol Inositolhexaphosphat (als 0, 25-molare
Lösung in Wasser) pro mol Hämoglobin zugegeben, nachetwa 1, 5
Stunde mit 2-molarer Milchsäure auf einen pH-Wert von 6,5 titriert,
9,9 Moi Glutardialdehyd (als etwa 1,9-%-ige Lösung in
deoxygeniertem Wasser) je Mol Hämoglobin zur Vernetzung des
Hämoglobins innerhalb 1,5 Stundenzugegeben, 1, 8 Liter Wasser, das
mit Stickstoff äquilibriert war, je Liter initiale Hämoglobinlösung
zugegeben, nach 17 Stunden mit 0, 5-molarer Natronlauge auf einen
pH-Wert von 6,9 titriert, 20 Mol Natriumborhydrid (als 1-molare
Lösung in 0, 01-molarer Natronlauge) je Mol Hämoglobin zugegeben
und für 1,5 Stunden reagieren lassen, 4 Mol Methoxy-
Succinimidylpropionat-Polyethylenglykol des Molekulargewichts
1000g/mol (als etwa25-%-ige Lösung in Wasser) zugegeben und für 1
Stunde reagieren lassen, und schliesslich die Stickstoffatmosphäre
durch reinen Sauerstoff ersetzt und eine Stunde lang äquilibrieren
lassen. Ungelöste Bestandteile wurden durch Zentrifugation (10 min
mit 20.000g) abgetrennt und die überstehende Lösung zur weiteren
Klärung durch Filter abnehmender Porenweite, zuletzt von 0,2jj, m,
filtriert.
MR A-A : 3720 mL MR 14 mit 107 g Hämoglobin-Polymeren, 3600 mL MR
15 mit 115 g Hämoglobin-Polymeren und 3900 mL MR 16 mit 127 g
Hämoglobin- Polymeren wurden gemischt und in mehreren Anteilen in
einer Ultrafiltrations- anlage (Centramate von Pall-Filtron) bei
einer mittleren Konzentration von 40 g/L über und
durchCelluloseacetatmembranen der Nominellen Molmassen- Trenngrenze
1 MDa fraktioniert, wobei der Filtratfluss durch ein Ventil auf
Werte unter 50 % des Maximums (der so genannterWasserfluss)
eingestellt war und
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jeweils mindestens das zehnfache Volumen der Vorlage
anDiafiltrationslösung (diese enthielt Kochsalz in einer
Konzentration von 80 g/L) in einem konti- nuierlichen
Diafiltrationsmodus zum gleichzeitigenLösungsmitteltausch verwendet
wurden. Zum Abschluss wurden die Retentate konzentriert und später
vereinigt.
Diese präparativ abgetrennte Fraktion des Wirkstoffes besass eine
Molmassen- verteilung mit einem Zahlenmittel der Molmassen von
230.000g/mol und einem Massenmittel von 993.000g/mol. Der so
erhaltene Wirkstoff kam in einer sterilen und gemäss Ph. Eur.
hinreichend endotoxinarmen wässrigen Lösung von80 g/LNaCI in WFI
(Wasser für Injektionszwecke) zum Einsatz. SeinMassengehalt
betrug58 g/L, der pH-Wert der Zubereitung 7,3.
2. Die Versuchstiere waren weisse Laborratten mit einem mittleren
Körpergewicht von etwa 350 g (die Spannweite der Körpergewichte
aller verwendeten zehn Tiere betrug zwischen 315 und 390 g), die
gemäss gültiger Tierschutzregeln gezüchtet und gehalten waren. Sie
hatten bis zum Vortag des jeweiligen Experiments freien Zugang zu
hinreichender Nahrung, trinken konnten sie bis unmittelbar vor
Versuchsbeginn.
Folgende speziellen Bestimmungsmethoden wurden angewendet : 1.
Hämoglobingehalte wurden fotometrisch mit der modifizierten
Cyanhämoglobin-Methode nachDrabkin (, Hämoglobin-FarbtestMRP3`,
Boeh- ringer Mannheim, D), pH-Werte potentiometrisch
(pH-Glaselektrode) mit einem Blutgasanalysator (, ABL5`,
Radiometer, Willich, D) gemessen.
2. Bestimmungen der Molekulargewichts-Verteilungen der vernetzten
Hämo- globine, sowie charakteristischer Kennwerte dieser erfolgten
durch Volumen-ausschluss-Chromatografie (gemässPötzschke H. etal.
(1997) :"Molar Masses and Structure in Solution of Haemoglobin
Hyperpolymers-A Common Calibration of Size Exclusion Chromatography
of These Artificial Oxygen Carriers", Artificial Cells, Blood
Substitutes, and Immobilization Biotechnology 25,527-540) am Gel
Sephacryl S-400 HR (Pharmacia Biotech, Freiburg, D).
3. Bestimmungen der onkotischen Drücke wässriger Lösungen der
vernetztenHämogfobine erfolgten mit
Membranosmometern(Membrane-Osmometer oder
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Colloid-Osmometer, Knauer, Berlin, D), einer wässrigen
Kochsalz-Lösung(80g/L NaCI und 0,2 g/L NaN3) als Lösungsmittel und
Celluloseacetat- Membranen der NominellenMolmassen-Trenngrenze
20.000 Da.
Ausführungsbeispiel 1 : Vergleichsgruppe Fünf Laborratten bekamen
eine systemischeVollnarkose durch intraperitoneale Injektion von 50
mg Pentobarbital je kg Körpergewicht. DieNarkosetiefe wurde über
die Zeit konstant im (chirurgischen)Toleranzstadium (dem 3.
klassischen Narkosestadium nach A. Guedel) gehalten, indem jeweils
nach Auftreten einer aktiven Schmerzreaktion (Zurückziehen) auf ein
periodisches Kneifen einer Pfote erneut 17 mg Pentobarbital je kg
Körpergewicht als Erhaltungsdosis verabreicht wurden (in etwa alle
90 min). Die Tiere erhielten einen venösen Katheter aus PE-Schlauch
in eine Vena jugulais implantiert, und im weiteren Verlauf der
Versuche je Stunde etwa 0,5 mL einer isotonen Kochsalzlösung (90
gNaCI je L Lösung) zur Aufrechterhaltung einer ausgeglichenen
Flüssigkeitsbilanz über diesen Katheter intravenös verabreicht.
Den Tieren wurde, zur Erzeugung eines akuten toxischen Lungenödems,
genau 48LL ölsäure je kg Körpergewicht über drei Minuten
gleichmässig intravenös verabreicht.
Abbildung 2 zeigt im linkem Teil dieOberlebenszeiten der fünf
Tiere, die alle in weniger als vier Stunden verstarben, vier von
ihnen sogar in weniger als drei Stunden (gerechnet ab der Injektion
der Ölsäure) Ausführungsbeispiel 2 : Therapiegruppe Fünf weitere
Ratten wurden ansonsten ganz analog wie im Ausführungsbeispiel 1
beschrieben behandelt, mit dem einzigen Unterschied, dass ihnen 15
und 45 min nach der intravenösen Gabe der Ölsäure jeweils 2,5 mL
der Zubereitung des chemisch modifizierten, hoch-molekular
vernetzten Hämoglobins (ein HP3Hb, ein pegyliertes
Schweinehämoglobin-Hyperpolymere-Charge MR A-A) intravenös
verabreicht wurde. Der mittlere Hämoglobingehalt im Blutplasma
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nach der zweiten Gabe betrug etwa 23 g/L, der anschliessend langsam
(mit einer Plasmahalbwertszeit von etwa 18 Stunden) reduziert
wurde.
Abbildung 2 zeigt im rechten Teil dieÜberlebenszeiten dieser fünf
Tiere, die ausnahmslos länger als sieben Stunden überlebte und
schliesslich, um die Ver- suche zu beenden, in Narkose getötet
wurden.
Der Vergleich derÜberlebenszeiten der Tiere in beiden
Experimentalgruppen zeigt die enorme Wirksamkeit der
Hämoglobin-Hyperpolymeren zur Verminde- rung der spontanen
Letalität hier experimentell induzierter toxischer Lungenödeme.